De nouvelles possibilités s'ouvrent pour les télécommunications du futur, bien au-delà des normes actuelles 5G et 6G : c'est la promesse d'une étude menée par un groupe de recherche dirigé par Riccardo Bertacco du Département de Physique de l'École Polytechnique de Milan, en collaboration avec Philipp Pirro de Université technique de Rhénanie-Pfälzische et Silvia Tacchi deInstitut Atelier Matériaux – Cnr-Iom.
En fait, l'Université Polytechnique de Milan a créé le premier dispositif intégré et entièrement accordable dont le fonctionnement repose sur des ondes de spin, c'est-à-dire des excitations collectives de spins électroniques dans des matériaux magnétiques, plutôt que sur des signaux électriques.
L'expérience au sein du projet MandMems
Le développement de tels appareils fait partie du projet EnvoyerMemsfinancé par l’Union européenne dans le cadre d’Horizon Europe. Le consortium implique plusieurs centres de recherche et partenaires industriels européens et apporte son expertise allant de la magnonique aux systèmes microélectromécaniques (Mems), de l'électronique radiofréquence à la science des matériaux. L'objectif est de développer une plateforme technologique capable de rendre les appareils de communication du futur plus efficaces, compacts et reconfigurables, posant ainsi les bases de nouvelles applications dans les télécommunications et l'électronique haute fréquence.
Avec cette innovation, l'École Polytechnique de Milan, la Rheinland-Pfälzische Technische Universität et l'Istituto Officina dei Materiali – Cnr-Iom ont préparé le terrain pour le développement d'appareils compacts, de faible consommation et performants, avec des répercussions possibles non seulement sur l'avenir des télécommunications, mais aussi sur l'électronique grand public, le secteur automobile, le diagnostic et plus généralement sur toutes les applications nécessitant un traitement intégré des signaux haute fréquence.
Un pas en avant pour les magniques
La propagation de technologie magnonique il a jusqu'à présent été gêné par la nécessité d'un champ magnétique externe, ce qui a empêché son intégration dans les puces. Le nouveau dispositif développé à Polytechnique contourne cet obstacle: il est miniaturisé (100×150 micromètres carrés, dimensions nettement inférieures aux dispositifs actuels de traitement du signal radiofréquence à base d'ondes acoustiques) ; Et entièrement intégré sur siliciumdonc compatible avec les plateformes électroniques existantes, e Fonctionne sans aimants externes grâce à une combinaison innovante de micro-aimants permanents (SmCo) et de concentrateurs de flux magnétique.
Le guide d'onde de spin est constitué de Cobalt-Fer-Bore (CoFeB) et équipé de deux antennes pour l'entrée et la sortie du signal radiofréquence. Le champ magnétique transversal peut être modulé très précisément en modifiant la distance entre les aimants et les concentrateurs dans une plage de 11 à 20,5 mT. Cela vous permet de régler la fréquence de fonctionnement entre 3 et 8 GHz et le déphasage jusqu'à 120 degrés à 6 GHz.
En plus de démontrer le principe de la technologie, les chercheurs soulignent que les prototypes remplissent déjà la fonction de lignes à retard et de déphaseurs, sans application de champ magnétique externe. Ce n'est pas tout : il y a la possibilité d'intégrer des Mems au sein du projet afin de permettre de reconfigurer les appareils en temps réel. Le choix du SmCo pour les micro-aimants garantit leur stabilité à des températures allant jusqu'à 200°C et la possibilité de générer le champ magnétique sans consommer d'énergie.
Vers les prochains défis
« Ce résultat constitue une étape décisive pour faire passer les ondes de spin des démonstrations en laboratoire à une technologie qui peut réellement être incorporée dans des systèmes. télécommunications et dans les circuits électroniques », explique-t-il Riccardo Bertacco du Département de Physique de l'École Polytechnique de Milan.
Silvia Tacchi, du Cnr-Iomajoute : « Cette découverte constitue une avancée fondamentale dans le domaine de la magnonique car elle rapproche les puces à ondes de spin de leur intégration dans les appareils électroniques. »
Le coordinateur Philipp Pirro du Rptudécrit ce succès comme faisant partie intégrante de la feuille de route du projet : « Grâce à cette étape franchie, nous sommes désormais en mesure de relever les prochains défis, comme celui d'augmenter encore l'efficacité de la transmission des appareils. À la lumière des grands progrès réalisés jusqu'à présent, nous sommes convaincus que nous serons bientôt en mesure de présenter des appareils 6G autonomes commercialisables basés sur des puces à ondes de spin. »
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